CN212753005U - 一种散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种散热系统，包括散热装置和控制模块，散热装置包括水箱、驱动泵、微通道相变散热器、电子器件和冷凝器。水箱中预先放置工质，水箱的出口与驱动泵的入口连接，驱动泵的出口与微通道相变散热器连接；微通道相变散热器与电子器件对应设置，微通道相变散热器与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口与水箱的入口连接；控制模块与驱动泵连接，控制模块用于向驱动泵发送控制指令，驱动泵用于根据控制指令，驱动工质流经微通道相变散热器，带走电子器件的热量；工质在流经微通道相变散热器后，经过冷凝器散发热量，重新流回至水箱。由于微通道相变散热器具有较大的散热能力，能够对发热密度较大的电子器件高效、可靠地进行散热。

Description

一种散热系统

技术领域

本实用散热技术领域，特别是涉及一种散热系统。

背景技术

随着技术进步各个产业发展呈现出高性能、微型化、集成化的三大发展趋势，随之而来的越来越高的热流密度。而电子器件例如半导体器件的可靠性对温度十分敏感，研究表明当电子器件的温度高于80℃之后，温度每增加1℃，其可靠性降低5％。通过对各种造成电子器件失效的因素进行统计后发现，55％电子器件失效是由于温度而引起的，因此电子器件热可靠性问题亟待解决。

相关技术中，对电子器件进行热分析与热设计后可以提高电子器件的可靠性水平，但由于热设计往往有冗余，只依赖热设计并不能电子器件安全可靠工作。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于提供一种散热系统，微通道相变散热器具有较大的散热能力，能够对发热密度较大的电子器件高效、可靠地进行散热，解决了器件高性能、微型化、集成化发展而带来的器件热流密度急剧升高的问题。

为此，本实用新型解决技术问题的技术方案是：

本实用新型提供了一种散热系统，所述系统包括散热装置和控制模块，所述散热装置包括水箱、驱动泵、微通道相变散热器、电子器件和冷凝器：

所述水箱中预先放置工质，所述水箱的出口与所述驱动泵的入口连接，所述驱动泵的出口与所述微通道相变散热器连接；

所述微通道相变散热器与所述电子器件对应设置，所述微通道相变散热器与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述水箱的入口连接；

所述控制模块与所述驱动泵连接，所述控制模块用于向所述驱动泵发送控制指令，所述驱动泵用于根据所述控制指令，驱动所述工质流经所述微通道相变散热器，带走所述电子器件的热量；所述工质在流经所述微通道相变散热器后，经过所述冷凝器散发热量，重新通过所述水箱的入口流回至所述水箱。

可选的，所述驱动泵还用于控制所述工质的流量。

可选的，所述系统还包括温度采集模块，所述温度采集模块用于采集所述电子器件的温度；

所述控制模块用于根据所述温度和预设阈值计算工质的流量，所述控制模块向所述驱动泵发送的控制指令中包括所述工质的流量。

可选的，所述温度采集模块中包括多个温度传感器。

可选的，所述系统还包括上位机，所述上位机用于设置预设阈值，所述控制模块中的所述预设阈值是所述上位机发送的。

可选的，所述系统还包括通信模块，所述上位机与所述控制模块之间通过通信模块进行通信。

可选的，所述电子器件设置在所述微通道相变散热器的上方。

可选的，所述控制模块是以现场可编程逻辑门阵列FPGA为控制单元实现的。

可选的，所述FPGA中内嵌比例积分微分PID算法。

可选的，所述FPGA中包括温度采集模块。

通过上述技术方案可知，本实用新型有如下有益效果：

本实用新型提供了一种散热系统，所述系统包括散热装置和控制模块，散热装置包括水箱、驱动泵、微通道相变散热器、电子器件和冷凝器。水箱中预先放置工质，水箱的出口与驱动泵的入口连接，驱动泵的出口与微通道相变散热器连接；微通道相变散热器与电子器件对应设置，微通道相变散热器与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口与水箱的入口连接；控制模块与驱动泵连接，控制模块用于向所述驱动泵发送控制指令，驱动泵用于根据控制指令，驱动工质流经所述微通道相变散热器，带走电子器件的热量；工质在流经微通道相变散热器后，经过冷凝器散发热量，重新通过水箱的入口流回至水箱。由于微通道相变散热器具有较大的散热能力，因此在利用微通道相变散热器构建散热系统时，能够对发热密度较大的电子器件高效、可靠地进行散热，解决了器件高性能、微型化、集成化发展而带来的器件热流密度急剧升高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种散热系统的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种散热系统的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种散热系统的控制原理图。

具体实施方式

为了给出提高毛细管电泳的检测速度的实现方案，本实用新型实施例提供了一种散热系统，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明。

相关技术中，对电子器件进行热分析与热设计后可以提高电子器件的可靠性水平，但由于热设计往往有冗余，只依赖热设计并不能电子器件安全可靠工作。

为此，本实用新型实施例提供了一种散热系统，该系统以微通道相变散热器为基础进行构建，从而在电子器件温度过高时，利用微通道相变散热器对电子器件进行散热，由于微通道相变散热器具有较大的散热能力，因此在利用微通道相变散热器构建散热系统时，能够对发热密度较大的电子器件高效、可靠地进行散热，解决了器件高性能、微型化、集成化发展而带来的器件热流密度急剧升高的问题。

本实用新型提供的散热系统可以应用于多种使用发热密度较大的电子器件的场景中，例如应用于高速磁浮列车中，解决高速磁浮列车夹层电气设备中电子器件的散热问题，提高电气设备可靠性。

接下来，将结合附图对本实用新型提供的散热系统进行详细介绍。

参见图1，所述系统包括散热装置100和控制模块200，所述散热装置100包括水箱101、驱动泵102、微通道相变散热器103、电子器件104和冷凝器105：

水箱101中预先放置工质，水箱101的出口与驱动泵102的入口连接，驱动泵102的出口与微通道相变散热器103连接；

微通道相变散热器103与电子器件104对应设置，微通道相变散热器103与冷凝器105的入口连接，冷凝器105的出口与水箱101的入口连接；

控制模块200与驱动泵102连接，控制模块200用于向驱动泵102发送控制指令，驱动泵102用于根据控制指令，驱动工质流经微通道相变散热器103，带走电子器件104的热量；工质在流经微通道相变散热器103后，经过冷凝器105散发热量，重新通过水箱101的入口流回至水箱101。

基于图1的散热系统，在需要对电子器件104进行散热时，可以通过控制模块200向驱动泵102发送控制指令，该控制指令用于指示驱动泵102驱动水箱101中的工质流出。水箱101中的工质在驱动泵102的作用下流经微通道相变散热器103，带走电子器件104的热量，从而降低电子器件104的温度。然后工质经过冷凝器105散发热量，冷却的工质重新通过水箱101的入口流回至水箱101。

微通道相变散热器103与电子器件104对应设置可以是指二者面积较大的表面接触放置，使得工质在流经微通道相变散热器103时，尽量多的带走电子器件104的热量。例如，图1所示微通道相变散热器103可以设置在电子器件104的上方。

需要说明的是，由于微通道相变散热器103的散热能力基本与工质的流量正比，工质的流量越大，微通道相变散热器103的散热能力越强，反之，工质的流量越小，微通道相变散热器103的散热能力越若。因此，在本实施例中，可以通过调节工质的流量来改变微通道相变散热器103的散热能力大小，从而调节电子器件104的温度。基于此，在一些可能的实施例中，驱动泵102还可以用于控制工质的流量。

由于工质的流量影响微通道相变散热器103的散热能力大小，进而影响电子器件104的温度。为了保证电子器件104的温度维持在安全工作温度，在进行散热时，可以依据电子器件104当前的温度来决定工质的流量，从而确定散热能力，以保证散热后的电子器件104的温度维持在安全工作温度。

因此，在一些可能的实施例中，参见图2，该系统还包括温度采集模块300，温度采集模块300用于采集电子器件104的温度。温度采集模块300可以将该温度发送至控制模块200，控制模块200还用于根据该温度和预设阈值计算工质的流量，这样，控制模块200向驱动泵102发送的控制指令中可以包括工质的流量，以便驱动泵102可以根据该工质的流量来驱动工质的流动。

在一种可能的实现方式中，温度采集模块300中可以由温度传感器阵列构成，即温度采集模块300中可以包括多个温度传感器，从而实现全方位的采集电子器件104的温度。温度传感器可以采用数字温度传感器，例如DS18B20温度传感器，它能直接把温度信号转换为数字值，并将采集到的温度的值传递给控制模块200作为系统的输入信号。

其中，预设阈值可以是电子器件104正常工作时的温度，即安全工作温度。采集到的电子器件104的温度高于预设阈值的程度越大，那么确定出的工质的流量越大，即微通道相变散热器103的散热能力越大，从而使电子器件104的温度降低到预设阈值。

本系统通过温度采集模块300采集电子器件104的温度，从而使得控制模块200可以根据温度对微通道相变散热器103的散热能力进行控制，以实现对电子器件104进行散热。可见，该实施例采用了闭环控制系统，能实时监控电子器件104的温度，并且调节电子器件104的温度在其安全工作温度，满足对温度敏感电子器件的工作需求，提高其可靠性水平。

在一种可能的实现方式中，参见图2，该系统还可以包括上位机400，该上位机400可以是终端设备，例如计算机、平板电脑、智能手机等。上位机400用于设置预设阈值，例如，用户可以知晓电子器件104的安全工作温度，从而在上位机400上设置该安全工作温度作为预设阈值。上位机400可以向控制模块200发送该预设阈值。

在一种可能的实现方式中，参见图2，该系统中还可以包括通信模块500，上位机400与控制模块500之间可以通过通信模块500进行通信，例如上位机400通过通信模块500向控制模块200发送预设阈值。当然，若其他模块之间相互通信也可以通过通信模块500进行通信，例如，温度采集模块300还可以通过通信模块500向上位机400发送采集到的电子器件104的温度；又如，控制模块200可以通过通信模块500向驱动泵102发送控制指令。

其中，通信模块500主要采用串口通信方式，例如可以是RS485串口通信模块。

在一种可能的实现方式中，控制模块200可以是以现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)为控制单元实现的。FPGA中可以包括温度采集模块300，以收集温度传感器传递的温度。FPGA中可以内嵌比例-积分-微分(Proportional-Integral-Differential，PID)算法，或者增量式PID算法，来对数据例如温度进行处理。同时还具有通信接口来传递信息，例如向驱动泵102传递控制指令等。

基于上述介绍，本申请实施例提供一种散热系统，参见图2，所述系统包括散热装置100、控制模块200、温度采集模块300、上位机400和通信模块500，所述散热装置100包括水箱101、驱动泵102、微通道相变散热器103、电子器件104和冷凝器105。

水箱101中预先放置工质，水箱101的出口与驱动泵102的入口连接，驱动泵102的出口与微通道相变散热器103连接。微通道相变散热器103与电子器件104对应设置，微通道相变散热器103与冷凝器105的入口连接，冷凝器105的出口与水箱101的入口连接。

控制模块200与驱动泵102连接，控制模块200用于向驱动泵102发送控制指令，驱动泵102用于根据控制指令，驱动工质流经微通道相变散热器103，带走电子器件104的热量；工质在流经微通道相变散热器103后，经过冷凝器105散发热量，重新通过水箱101的入口流回至水箱101。

基于图2所示的散热系统，该散热系统的控制原理图可以参见图3所示。温度采集模块300可以通过温度传感器采集电子器件104的温度，并传输至控制模块200。控制模块200可以通过通信模块500获取上位机400发送的预设阈值。控制模块200通过PID算法，根据接收到的温度和预设阈值确定工质的流量，并向驱动泵102发送控制指令，控制指令中包括工质的流量。其中，驱动泵102与控制模块200可以通过串口通信。驱动泵102根据控制指令，驱动工质流经微通道相变散热器103，带走电子器件104的热量。然后，经过冷凝器105散发热量，冷却后的工质重新通过水箱101的入口流回至水箱101。

在该实施例中，各个模块相互连接，共同工作，组成一个完整的闭环控制系统，能够对高热流电子器件的温度进行监控与管理，使其安全可靠工作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种散热系统，其特征在于，所述系统包括散热装置和控制模块，所述散热装置包括水箱、驱动泵、微通道相变散热器、电子器件和冷凝器：

所述水箱中预先放置工质，所述水箱的出口与所述驱动泵的入口连接，所述驱动泵的出口与所述微通道相变散热器连接；

所述微通道相变散热器与所述电子器件对应设置，所述微通道相变散热器与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述水箱的入口连接；

所述控制模块与所述驱动泵连接，所述控制模块用于向所述驱动泵发送控制指令，所述驱动泵用于根据所述控制指令，驱动所述工质流经所述微通道相变散热器，带走所述电子器件的热量；所述工质在流经所述微通道相变散热器后，经过所述冷凝器散发热量，重新通过所述水箱的入口流回至所述水箱。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动泵还用于控制所述工质的流量。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括温度采集模块，所述温度采集模块用于采集所述电子器件的温度；

所述控制模块用于根据所述温度和预设阈值计算工质的流量，所述控制模块向所述驱动泵发送的控制指令中包括所述工质的流量。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度采集模块中包括多个温度传感器。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括上位机，所述上位机用于设置预设阈值，所述控制模块中的所述预设阈值是所述上位机发送的。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括通信模块，所述上位机与所述控制模块之间通过通信模块进行通信。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微通道相变散热器设置在所述电子器件的上方。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块是以现场可编程逻辑门阵列FPGA为控制单元实现的。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述FPGA中内嵌比例-积分-微分PID算法。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述FPGA中包括温度采集模块。

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